Изобретатель двухцилиндровой паровой машины. Изобретатель двухцилиндровой паровой машины Снаряд канонерки повредил ползун паровой машины

16.05.1766 (29.05). - Умер Иван Иванович Ползунов, изобретатель первого в міре двухцилиндрового парового двигателя универсального применения

Портрет Ползунова кисти Ивана Мамонтова

Иван Иванович Ползунов (14.3.1728–16.5.1766) родился в Екатеринбурге в семье солдата, выходца из крестьян Туринского уезда Тобольской губернии. В 1738–1742 гг. обучался в основанной Горнозаводской школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, после чего был определен учеником к главному механику уральских заводов Н. Бахареву. У него Ползунов прошёл полный цикл учебных работ: механику, расчеты, чертежи, знакомство с работой заводских машин и металлургическим производством. В 1742 г. по окончании школы, был определен "механическим учеником" на завод. В 1748 г. был взят в Барнаул для работы на Колывано-Воскресенском медеплавильном заводе в должности техника по учету выплавляемого металла. В 1750 г. за смекалку и организаторские навыки произведен в унтер-шихтмейстеры.

В 1754 г. началась его конструкторская работа, когда на Змеиногорском руднике Ползунов построил лесопилку с приводом от установленного на плотине водяного колеса. В 1759 г. получил первый обер-офицерский чин шихтмейстера.

В библиотеке Барнаульского завода Ползунов познакомился с трудами , изучил устройство паро-насосных установок. Ползунова занимала мысль усовершенствовать имеющиеся на заводе машины, используя тепловую энергию. В 1763 г. он разработал проект парового двигателя мощностью 1,8 л.с. (1,3 квт) – первого в мире двухцилиндрового двигателя с объединением работы цилиндров на один общий вал, универсального по своему техническому применению (осуществить этот проект сразу не удалось). Был переведен в "механикусы" с чином и окладом инженерного капитан-поручика. В 1764-1766 гг. сделал первую в России паросиловую установку для приведения в действие воздуходувных мехов с рекордной по тому времени мощностью в 32 л.с. (24 квт). Оригинальность установки Ползунова была оценена посетившим Барнаул в 1765 русским ученым-естествоиспытателем Э.Г. Лаксманом, писавшим, что Ползунов - «муж, делающий честь своему отечеству. Он строит теперь огненную машину, совсем отличную от венгерской и английской».

Однако изобретатель, заболев чахоткой, умер за неделю до испытаний своей новой машины. Ее модель была взята в Кунсткамеру, однако впоследствии исчезла. Сама же паросиловая установка, испытанная учениками Ползунова, не только окупила себя, но и принесла прибыль. Тем не менее, после поломки она была разобрана и забыта – речные водяные колеса были на заводе привычнее и проще в эксплуатации для необученных рабочих.

Во всей бюрократической переписке с вышестоящими властями Ползунов предстает как высокоодаренная личность, заботящаяся об отечественной промышленности и общественном благе. Его поощряли, повышали в должности, но, к сожалению, не оказывали серьезной помощи.

В Англии с изобретения такой же (двухцилиндровой) паровой машины, сделанной двумя десятилетиями позднее (в 1780-х гг.) Джеймсом Уаттом, началась промышленная революция, охватившая затем Европу. Имя Уатта (Ватт) была присвоена единице измерения мощности.

Где похоронен Иван Иванович Ползунов – неизвестно. Портрет его не обнаружен. Имя И.И. Ползунова ныне носит Алтайский государственный технический университет, у главного корпуса которого установлен памятник изобретателю.

Иван Ползунов родился 14 марта 1728 года в Екатеринбурге в семье солдата государственных строительных работ, выходца из крестьян Туринского уезда Тобольской губернии Ивана Алексеевича Ползунова и его жены Дарьи Абрамовны. В 1738-1742 годах Иван обучался арифметике и словесности в Горнозаводской школе при Екатеринбургском металлургическом заводе, после чего был определен учеником к главному механику уральских заводов Н. Бахареву. У него Ползунов прошёл полный цикл ученических работ: механику, расчеты, чертежи, знакомство с работой заводских машин и металлургическим производством.

Переезд в Барнаул и начало карьеры

В 1747 году главный командир Колывано-Воскресенских заводов Андреас Беэр, направлявшийся на место своей новой службы в Барнаул, остановился проездом в Екатеринбурге. Здесь он, пользуясь предоставленным ему правом, отобрал для царских заводов большую группу горных специалистов, в число которых и вошел 18-летний Иван Ползунов.

При Барнаульском медеплавильном заводе Иван получил должность гиттеншрейбера - смотрителя и учетчика при плавильных печах. Здесь он показывает хорошие результаты и одарённость, изучает особенности процесса плавки металла, вникает в детали и тонкости, изучает в заводской библиотеке труды М. В. Ломоносова. Начальство завода, видя способности Ползунова часто помимо основной работы, загружает его различными организационными заботами. 11 апреля 1750 года, по представлению одного из руководителей Иоганна Христиани, Ползунов был произведен в младший шихтмейстерский чин с увеличением оклада до 36 руб. в год.

26 июня 1750 года Ползунов получил задание проверить, правильно ли выбрано место для пристани на реке Чарыш, а также измерить и описать дорогу до Змеиногорского рудника. Иван осмотрел место для пристани, а затем прошел с мерной цепью до самого рудника, отмерив 85 вёрст 400 сажен, всю трассу обозначил кольями, указал места для ночевки обозов с рудой. Длина будущей дороги оказалась в 2 раза короче действующей рудовозной. После этого задания, Иван Ползунов отправляется на Красноярскую пристань, где вплоть до 1751 года занимается строительством рудного сарая, караульной избы, приёмкой и отправкой руды по Чарышу и Оби на Барнаульский завод.

В ноябре 1753 года Ползунов получает очередные назначения - сперва смотрителем за работой плавильщиков, а потом командирование на Змеиногорский рудник. Здесь он принимает участие в постройке новой лесопилки близ плотины. Эта пильная мельница стала первым серьёзным заводским сооружением, возведенным под руководством Ползунова. Она представляла собой следующий механизм: от вращающегося водяного колеса осуществлялась передача двум лесопильным рамам, на которых перемещались брёвна. Механизм передачи представлял сложный комплекс движущихся деталей, в состав которого входили: кулачковая передача, зубчатая передача, валы, кривошипы, шатуны, храповые колёса и канатные вороты.

В ноябре 1754 года, по поручению Иоганна Христиани, Ползунов был определен на завод заниматься организацией работы мастеровых, а также контролем за исполнением работ. Однако, уже в 1755 году ему даётся новое поручение - поиск причин брака продукции нового стекольного завода в верховьях Барнаульского пруда. Изготавливаемая там посуда имела множество признаков брака и имела низкую прозрачность. Иван пробыл на заводе около месяца, изучил технологию варки стекла и нашёл причину дефекта - стекольные мастера неверно охлаждали посуду.

Поездка в Петербург

В январе 1758 года унтершихтмейстеру Ползунову, как одному из самых способных служащих при Барнаульском заводе доверили сопровождение каравана с драгоценными металлами в Санкт-Петербург. Груз из 3400 кг серебра и 24 кг золота полагалось сдать на Монетный двор лично его директору Ивану Шлаттеру. Также Ивану Ползунову был вручен для передачи в Кабинет пакет с документами и большая сумма денег для закупки товаров, нужных заводу.

Потратив 64 дня на дорогу, и посетив проездом родной Екатеринбург, Иван благополучно прибыл вместе с грузом в Санкт-Петербург. После этого он провёл ещё 3 месяца в Москве, занимаясь приобретением необходимых товаров - полотна, бумаги, тканей, книг, упряжи для лошадей, мелкой утвари и т. д.

Повышение по службе

В 1759 году Иван Ползунов получает повышение до офицерской должности и становится шихтмейстером. Тогда же его назначают комиссаром Колыванского завода, в ведении которого хозяйственная часть деятельности завода.

Первая в России двухцилиндровая вакуумная паровая машина была спроектирована механиком И. И. Ползуновым в 1763 году и построена в 1764 году для приведения в действие воздуходувных мехов на Барнаульских Колывано-Воскресенских заводах.

Память

Имя И. И. Ползунова носит Алтайский государственный технический университет, напротив главного корпуса которого установлен памятник изобретателю. В Екатеринбурге, Казани, Красноярске, Иркутске, Барнауле, Туле и Воронеже, а также в Киеве именем Ползунова названы улицы.

Первое учебное заведение Екатеринбурга - горнозаводская школа - теперь называется Уральским государственным колледжем имени И. И. Ползунова. 6 июня 2011 года в Великом Новгороде открыт памятник И. И. Ползунову - создателю первой паровой машины и первого в мире двухцилиндрового парового двигателя. Его именем названо научно-производственное объединение "ЦКТИ" (Центральный Котлотурбинный институт) в Санкт-Петербурге.

В истории существует немало примеров, когда в течение длительного времени оспаривается по какому-либо вопросу пальма первенства между учеными, инженерами, коллективами, научными школами и даже государствами. Между тем в ряде случаев сам факт возникновения полемики не имеет объективной причины и является не чем иным, как историко-научным или историко-техническим недоразумением, поскольку при детальном анализе выясняется, что речь идет, строго говоря, о различных предметах и содержании. Именно так обстоит дело с приоритетом И.И. Ползунова и Дж. Уатта в изобретении универсального теплового двигателя. Для правильного понимания и разрешения данной проблемы необходимо исходить из реальных обстоятельств и конкретных исторических условий, в которых работали русский и английский изобретатели. Рассмотрим историю создания универсального парового двигателя.

И.И. Ползунов работал на металлургических и горнозаводских предприятиях Сибири и Урала, главными производственными установками на них были молоты, станы и воздуходувные мехи. Важнейшей технологической задачей являлось обеспечение непрерывного возвратно-качательного движения нескольких агрегатов, приводимых в действие одним двигателем. В созданной русским изобретателем паровой машине эти проблемы нашли свое решение. Двигатель И.И. Ползунова приводил в действие установки, непрерывно потреблявшие энергию. Он позволял выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора передающих шкивов; в нем впервые был осуществлен групповой привод. Главная технологическая задача получения возвратно-качательного движения была решена путем суммирования работы двух цилиндров на общий вал. Широкие возможности установки решали производственные проблемы металлургической и горно-заводской промышленности Урала и Сибири. Таким образом, двигатель И.И. Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-отраслевой характер и конкретные временные координаты.

В отличие от И.И. Ползунова, английский изобретатель Дж. Уатт был связан с текстильной промышленностью. Пришедшие на смену ручному мануфактурному производству прядильные и ткацкие станки нуждались в двигателе, который бы отдавал им работу в форме однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения. Эти проблемы были решены Дж. Уаттом в построенной им паровой машине. Ее основные конструктивно-технологические решения были продиктованы необходимостью получения вращательного движения.

Таким образом, проблема универсальности парового двигателя возникла и была решена в двух качественно различных промышленных условиях: при получении возвратно-качательного движения для молотов и воздуходувных мехов и равномерного вращения для прядильных и ткацких станков. В первом случае авторство принадлежит И.И. Ползунову, во втором — Дж. Уатту. Регионально-отраслевой характер универсальности установки И.И. Ползунова получил логическую завершенность в разработанной и построенной Дж. Уаттом паровой машине.

Горнозаводское дело и универсальный двигатель

«Сложением огненной машины водяное руководство пресечь… чтобы она была в состоянии по воле нашей, что будет потребно, исправлять», - так в 1763 г. писал И.И. Ползунов в пояснительном тексте к разработанному им проекту теплового двигателя. Русский самородок-изобретатель из далекого Барнаула надеялся с помощью паровой машины осуществить в масштабах всего горнорудного производства России коренную техническую реконструкцию и тем самым «…славы Отечеству достигнуть и… всенародную пользу в обычай ввести, облегчая труд по нас грядущим».

Приведенные цитаты указывают на две важнейшие связанные между собой черты личности Ползунова - высокую гражданскую ответственность, заботу «о приращении пользы в Отечестве» и вытекающее отсюда стремление с помощью изобретательства и конструирования поднять на новую ступень основные технологические процессы в горно-металлургическом производстве. В чем же научные и инженерные заслуги русского умельца, поставившие его имя в ряд наиболее известных и чтимых имен в отечественной истории? Для ответа необходимо обратиться к положению дел в горнорудном производстве, сложившемуся в середине XVIII в.

Традиционное для России горнозаводское дело в первой половине XVIII столетия достигло очень высокой степени развития. Центром горнорудного производства стал Урал, где протекали детство и юность И.И. Ползунова. Поступив на обучение к надзирателю Екатерининского завода, он смог всесторонне познакомиться с технологическими процессами и производственным оборудованием. Энергетическую базу завода составляли 50 водяных колес, работа которых обеспечивалась воздвигнутой через реку Исеть плотиной. Главными рабочими установками были воздуходувные мехи. Помимо мехов, в цехах размещались различные молоты и станы. Важнейшей производственной задачей являлось обеспечение, во-первых, непрерывного и, во-вторых, возвратно-качательного движения агрегатов. Кроме того, характер технологических процессов требовал приведения в действие ряда агрегатов от одного двигателя. Однако главная проблема заключалась в другом.

Гидроэнергетика XVIII в. обладала одним серьезным недостатком: она прикрепляла завод к определенному географическому месту. Это место должно было иметь водный источник с достаточным расходом воды и рельеф местности, допускающий строительство плотины. Кроме того, производство нуждалось в топливе и сырье, которым являлась руда. Поскольку наличие в одном пункте всех факторов было явлением редким, то развитие производства определялось одним, но необходимым условием: наличием гидроэнергетического источника.

Как правило, или руда, или топливо, а зачастую и то и другое доставлялись к заводу низкоэффективным гужевым транспортом. По мере развития производства росли расходы на добычу и перевозку топлива и сырья. Так возникали факторы, сдерживающие промышленное развитие, и как следствие этого формировалась объективная потребность в качественно новом источнике энергии, который не зависел бы от местных условий и мог быть использован везде, в том числе на угольных и рудных шахтах.

Ползунов понимал, что создание универсального по техническому применению, не зависящего от места работы двигателя - дело завтрашнего дня. И тем не менее, осознавая исключительность проблемы, он погружался в нее все глубже и глубже. Объясняется это двумя моментами. Во-первых, в качестве эквивалента водяного колеса Ползунову виделся универсальный по техническому применению тепловой двигатель (его предшественники, как правило, решали вопрос универсальности с помощью водяного колеса). Во-вторых, поскольку горно-металлургические предприятия в основном являлись государственной собственностью, Ползунов рассчитывал на замену в масштабах страны водяного колеса паровыми двигателями, что вело к экономии государственных расходов. Другими словами, он впервые поставил задачу об универсальном двигателе - средстве всеобщего перехода от гидроэнергетики к теплотехнике – как проблему государственного значения и масштаба.

Паровая машина Ползунова

В апреле 1763 г. И.И. Ползунов подал начальнику Колывано-Воскресенских заводов А.И. Порошину докладную записку и приложенный к ней проект огнедействующей машины. При разработке проекта он учитывал опыт зарубежных изобретателей. Ими для привода воздуходувных мехов (перед Ползуновым стояла та же задача) была разработана парогидравлическая установка, объединяющая паровой водоподъемник прерывного действия и водяное колесо, передававшее потребителю работу непрерывно. Работа через кривошипно-шатунный механизм и балансир передавалась с помощью тяг «сухим валам», а от них воздуходувным мехам.

Возникает вопрос: нужно ли было непрерывное вращение колеса? Нет, не нужно, поскольку непосредственно от вала колеса вращательное движение кривошипно-шатунным механизмом преобразовывалось в возвратно-качательное движение балансира. Следовательно, перед Ползуновым встала задача создания двигателя, обеспечивающего непрерывное качательное движение вала. Задача была решена суммированной работой двух цилиндров на общий вал.

По проекту Ползунова поршень под действием атмосферного давления отдавал механическую работу валу и одновременно поднимал другой поршень. При опускании второго поршня происходило обратное распределение работы. Вал, получавший работу непрерывно от двух цилиндров и совершавший качательные движения, через систему приводов передавал работу воздуходувным мехам. Отказ Ползунова от колеса значительно упростил конструкцию двигателя и более чем вдвое увеличил его экономичность.

Рецензентом проекта Ползунова выступил президент Берг-коллегии И.А. Шлаттер. В «Рассуждении о проектованной шихтмейстером Ползуновым огнем действующей машины» патриарх российского монетного дела и горнодобывающей науки отмечал, что «…сия машина уже изобретена с начала сего века господином Савернем и что… он шихтмейстер так похвалы достойно хитростию оную машину сумел переделать и изобразить, что сей ево вымысел за новое изобретение почесть должно».

Таким образом, в целом высоко оценив проект, И.А. Шлаттер предложил, однако, осуществить комбинированный вариант: паровыми насосами поднимать воду и по желобам направлять ее на водяные колеса, которые через приводные механизмы передавали бы движение воздуходувным мехам. Позицию маститого ученого вполне можно объяснить. С одной стороны - авторитет европейской науки и инженерной мысли, а с другой - дерзновенный проект изобретателя-одиночки из глухой Сибири. Ползунов не принял рекомендаций Шлаттера и разработал второй проект, несколько отличавшийся конструктивно и предусматривающий увеличение размеров и мощности машины.

При подготовке проектов Ползунов уделял исключительное внимание их научно-техническому обоснованию. «Действие огненных машин, - отмечал он, - должно более примечаниями и опытом, нежели в тягостях механическими, а в фигурах геометрическими доводами утверждать и доказывать… потому как теория, а особливо в воздушных и огненных делах, бывает много слабее практики, потому как сила воздушного знания поныне не далеко найдена и притом еще будучи великой тьмой закрыта».

Понимание Ползуновым важности теоретического знания в вопросе строительства паровой машины является отражением его исключительной тяги к образованию и науке. «А желаю же по силе тем наукам обучатца, – писал в 1750 г. Ползунов,– дабы я, за полагаемыми на меня другими должностями, в знании оных наук против своей братии не мог понесть обиды».

Хотя Ползунов и происходил из простого люда (он родился в 1728 г. в семье солдата), он тем не менее с раннего детства был приставлен к обучению. Сначала он закончил словесную школу, а затем по результатам успеваемости был переведен в арифметическую. В дальнейшем он прошел хорошее производственное обучение на заводах, рудниках и приисках.

Но главным источником знаний в юношеском и зрелом возрасте было самообразование. Он проштудировал опубликованные к тому времени труды Белидора, Леупольда, Тривальда, Шлаттера, содержавшие сведения о различных паровых установках. Соединение хорошей теоретической подготовленности и большого производственного опыта предопределило успешный исход не только разработки, но и реализации проекта.

Строительство паровой машины началось весной 1764 г., а уже в декабре 1765 г. установка успешно прошла пробные испытания. Летом 1766 г. после ряда доводок машина была введена в эксплуатацию. Ползунову, однако, не суждено было увидеть любимое детище в работе. От чрезмерного перенапряжения, усталости и упадка сил он заболел скоротечной чахоткой и, как писал лекарь Я. Кизинг,
«…сего мая 16-го числа пополудни в 6-м часу… волею Божьей умре». Машина работала более месяца, а точнее, 43 дня, после чего в котле начали проявляться неисправности, из-за которых она была остановлена. В дальнейшем установка уже никогда не подвергалась ремонту и переделке и не вводилась в эксплуатацию.

Двигатель Ползунова приводил в действие машины, непрерывно потреблявшие энергию. Следовательно, была решена основная проблема непрерывной отдачи работы двигателем. Машина позволяла выбирать направление движения орудия, варьировать размах и усилие за счет подбора диаметров передающих шкивов. Широкие возможности установки полностью решали производственные проблемы уральской и сибирской промышленности. Таким образом, двигатель Ползунова, несомненно, был универсальным, но универсальность эта имела территориально-государственную специфику. Нельзя говорить об универсальности установки, рассматривая, к примеру, проблему привода ткацких машин с вращательным движением. В рамках этой проблемы понятие универсальности было позже расширено Д. Уаттом.

Верный служитель русского престола

За короткую и нелегкую жизнь Ползунов сделал немало. И по службе достиг почета и признания, и в создании паровой машины довел все до логического завершения. Конечно, этому в немалой степени способствовали природная одаренность и исключительное прилежание к труду и получению знаний. Но успеху Ползунова способствовали также доброжелательность и участие всех, с кем ему приходилось сталкиваться по роду службы и изобретательства.

Заинтересованность в создании паровой установки проявили все - от служилых людей канцелярии Колывано-Воскресенских заводов до императрицы Екатерины II. Внимание Ее Величества к детищу Ползунова способствовало той благосклонности и конкретной помощи, которые оказывались сибирскому самородку со стороны Кабинета, Берг-коллегии и Академии наук.

На основании положительного заключения И.А. Шлаттера по проекту «огнедействующей машины» и личного участия в решении вопроса Екатерины II в ноябре 1763 г. Кабинет издал указ о произведении Ползунова в «механикусы с чином и жалованьем инженерного капитана-порутчика». Наиболее ценной частью указа была рекомендация «…буде он при заводах необходимо не надобен, то прислать ево сюда (т.е в Петербург. - В.Г. ), дабы он для приобретения себе большого в механике искусства здесь при Академии Наук года два или три к оной с вящим наставлениям прилежать и сродне ево к тому дарования и способности с лучшими успехами впредь для пользы заводской употребить». Высоко ценя Ползунова, канцелярия Колывано-Воскресенского горного округа сделала все возможное, чтобы не отпускать изобретателя и реализовать предложенный им проект.

Одной из причин такой активной поддержки сибирского умельца было «радение о безбрежном благе Отечества и процветании люда российского православного». Так, в служебном рапорте-обосновании, отправленном начальником канцелярии в Петербург на высочайшее имя, говорилось, что паровая машина «…при многих в России заводах, фабриках и мануфактурах руководить может с немалою пользою и можно избегнуть против нынешнего знатных расходов, а именно строения через великую сумму на реках плотин и хранения их от прорыву и других немалых опасностей».

Но не только забота о государственном благе господствовала в умах и сердцах тех, кто содействовал постройке установки. Были и материальные соображения. И определяли они, в первую очередь, действия не кого иного, как… первого лица Российской империи - вседержавной, августейшей, блистательной Фелицы. Дело заключалось в следующем.

История Колывано-Воскресен ских заводов восходит к 1727 г., когда Акинфий Демидов открыл первое на Алтае Колывановское производство. Спустя тринадцать лет началось строительство Барнаульского завода. Интенсивное промышленное развитие объяснялось наличием на территориях заводов богатых месторождений серебряных руд. Проведав про рудные залежи, управляющий казенными уральскими заводами, известный государственный деятель и историк В.В. Татищев, отписал все демидовские производства в пользу казны. Но минуло десять лет, и последовал высочайший указ о передаче, теперь уже навсегда, Колыванских заводов в личную собственность императорского двора с предписанием «сколько возможно больше руды серебряной доставать».

Екатерина II, взойдя в 1762 г. на российский престол, стала единоличной владелицей заводов. И пробыв всего год на троне, она, несомненно, испытывала большую нужду в пополнении средств золотом и серебром. Здесь и кроется причина активной поддержки ею в 1763 г. Ползунова. Ей нужны были талантливые, деятельные и, главное, преданные люди и по России в целом, и в ее сибирской горнозаводской вотчине. Императрица оказала высочайшую милость сибирскому умельцу, получив тем самым в его лице верного служителя престола.

Говоря о гражданской ответственности Ползунова и его преданности Отечеству, уместно привести один пример. Зимой 1760 г. Ползунов на красноярской пристани руководил сплавом добываемой в округе руды. О том, что там произошло, лучше всего рассказал он сам: «Казенный дом… неведомо отчего, изнутри, во время глубокого сна загорелся. А как уже черная изба с сеньми изнутри пламенем обнялись и в горнице… огонь появился, тогда, от сна пробудясь, с торопостию ухватя государственные дела и книги в окно с ними выскочил… так-то государственная казна купно с делами остались без всякого повреждения и траты… собственное мое все потратил».

Ползунов и Уатт

Невольно напрашивается сравнение с образом действий английских создателей паровых двигателей, вообще социально-производственной обстановкой, существовавшей в то время на островах туманного Альбиона. Исключительная секретность, патентомания, подозрительность друг в отношении друга, просто заимствование идей, а иногда и прямое их воровство, судебные тяжбы. Каким вопиющим контрастом по сравнению с этой атмосферой стяжательства и наживы предстает подвижничество сибирского умельца, в прямом и переносном смысле сидевшего на баснословных запасах серебра. Ползунов содержал семью (мать, жена, двое малых детей), его годовое жалованье составляло всего лишь 84 рубля, и при этом он заботился исключительно о том, как «вельми знатным радением славы Отечеству достигнуть», не роптал - работал, работал, работал, в работе и сгорел, не дотянув до сорока лет. Вот она - русская натура!

Проводя параллель с Англией, сравним условия, в которых трудились Ползунов и Уатт - создатель универсальной паровой машины. А условия эти были разные - у Ползунова во много раз тяжелее. И самая большая трудность заключалась в отсутствии столь необходимой любому конструктору научно-инженерной среды. Условия изобретательской деятельности, исследовательская атмосфера, само окружение в университете Глазго, где трудился Уатт, и на Колывано-Воскресенских заводах были абсолютно разными. В Барнауле не было профессуры, окружавшей удачливого, обладавшего коммерческой жилкой английского изобретателя; единственным источником знаний для Ползунова были научные сочинения; лишь раз сибирскому самородку представилась возможность посетить Петербургскую академию наук, но и ею воспользоваться не удалось.

И все же Ползунов намного раньше Уатта создал паровую машину. Не его вина, что столь важное дело не получило развития: просто его феномен является классическим примером опережения времени и событий. В России еще не назрела промышленно-техническая ситуация, которая предопределила бы необходимость перехода к новой энергетической базе производства. Гидроэнергетика водяного колеса еще обеспечивала устойчивое функционирование и расширение горно-металлургических предприятий. Ползунов же прозорливо заглянул в будущее и решил важнейшую научно-производственную проблему завтрашнего дня.

Российский изобретатель снискал себе славу уже тем, что разработал грамотный и выверенный проект. Ползунова можно поставить в один ряд с другими русскими учеными и изобретателями, прославившими себя плодотворными идеями, не реализованными, однако, при жизни их авторов. Среди них: идеи межпланетной ракеты К.Э. Циолковского, четырехтактного двигателя Бо де Роша, одноарочного моста И.П. Кулибина, ракетного корабля Н.И. Кибальчича, аэростата Д.И. Менделеева. Факт практического воплощения проекта лишь приумножает значение изобретения И.И. Ползунова.

Россия всегда привлекала зарубежных исследователей. Одним из них был Э. Лаксман, который исследовал недра, флору и фауну страны, сделал ряд важных открытий. В результате в 1770 г. он был удостоен звания академика Петербургской академии наук. В ходе научных изысканий Лаксман посетил Барнаул, где познакомился с Ползуновым и внимательно изучил строившуюся паровую установку. О своих впечатлениях он в письме от 11.02.1765 г. писал: «С кем я наибольше имею знакомство, есть горный механик Иван Ползунов, муж, делающий честь своему Отечеству. Он строит теперь огненную машину… сия будет приводить в действие меха или цилиндры в плавильнях, посредством огня: какая же от того последует выгода! Со временем в России… можно будет строить заводы на высоких горах и в самых даже шахтах…»

Вслед за Лаксманом сообщения о Ползунове и его изобретении были помещены в книгах академиков Палласа (1773 г.), Фалька (1785 г.) и Германа (1797 г.), опубликованных в Петербурге на немецком языке. Известность Ползунова росла и ширилась, а имя мужа, «делающего честь своему Отечеству», навсегда вошло в историю производительных сил России.

«Ползунки» для паровой машины / Паровая машина Ползунова
Как русский изобретатель Иван Ползунов опередил англичанина Уатта / Сделано русскими

Представления широкой общественности о современной науке и технике зачастую «упираются» в узкий круг устройств, используемых в быту. Именно на основе этих представлений строится мнение, что в России наука и техника умерли. «Русская планета» берет на себя задачу развеять этот миф. В рубрике «Сделано русскими» мы рассказываем о современных разработках российских ученых и инженеров, малоизвестных, но приносящих людям гораздо больше пользы, чем новый китайский смартфон, корейский автомобиль, американский компьютер или немецкий холодильник. Мы напоминаем читателям, что на протяжении столетий русскими учеными, инженерами и просто талантливыми самоучками делались открытия и изобретались вещи, сильно опережавшие свое время, на основе которых сегодня и делаются модные смартфоны, автомобили, компьютеры и холодильники. Ещё сделано русскими: | | | / / | | / / | Гамов | | | | | / | | | | / / / Первый спутник / / / | / / / / / | | / / / | / | / / / / / | / / / / / | | «Гастрономическая карта России». Мордовия , а также

В ресторане «Ползунов» в Барнауле

Если уж быть совсем честным, то изобретателем, который первым заставил пар выполнять работу, был не Джеймс Уатт и даже не Ползунов, а древний грек Герон Александрийский, который около 130 года до нашей эры создал так называемый эолипил - примитивную паровую турбину. Внутрь полой сферы под давлением поступал пар, затем механик открывал две соединенные со сферой Г-образные трубки, из которых пар начинал вырываться, заставляя сферу вертеться с бешеной скоростью - современные инженеры, воссоздавшие эолипил, убедились, что «турбина» могла делать до 3600 оборотов в минуту! Однако эолипил так и остался забавной игрушкой - Герон, известный многими полезными изобретениями, например устройствами для открывания дверей, не придумал ему никакого практического применения. История эолипила прекрасно иллюстрирует, насколько судьба открытия зависит от развития общества - например, востребованности нового механизма экономикой. В судьбе ползуновской машины это обстоятельство сыграло не последнюю роль.

Паровая машина Ползунова

Иван Иванович Ползунов родился в 1729 году в солдатской семье в Екатеринбурге, который оказался старше своего гениального сына лишь на 6 лет. Екатеринбург возник как город-завод: сановник и знаменитый историк Василий Татищев создал здесь крупнейшее в стране железоделательное производство. Завод был передовым: по техническому оснащению ему не было равных в Европе. В течение нескольких лет рядом с ним возникли Монетный двор, который обеспечивал государство медной монетой, и Гранильная фабрика, изделия которой пополняли сокровищницы царского двора и богатейших дворян Санкт-Петербурга, украшали туалеты европейских богачей.

Царь Петр, конечно же, не мог знать, что указом об основании железоделательного завода он предопределил судьбу одного из самых талантливых изобретателей России. Завод нуждался в рабочих руках, и Ваня, овладев в арифметической школе азами математики, поступил туда «механическим» учеником к мастеру Никите Бахореву. Мальчик оказался вундеркиндом - он освоил горную науку настолько хорошо, что уже в 20 лет получил необычайно ответственное задание. Молодого специалиста послали на Колывано-Воскресенские заводы Алтая, где добывали золото и серебро для казны. Талантливому горному мастеру было поручено разведать залежи руды в окрестностях реки Чарыш, чтобы выбрать место для строительства новых заводов. Ползунов успешно составил карту рудников. Однако занимала его помыслы не горная разведка, а сама работа заводов.

Для большинства операций, которые выполнялись в те времена на заводах, в качестве источника энергии использовалась физическая сила рабочих или лошадей (современный человек, знающий, что мощность его автомобиля измеряется в лошадиных силах, обычно не задумывается, что употребляться этот термин стал именно на промышленных предприятиях, где ими измерялись затраты сил на конкретные операции). Ползунов искал природную силу, которая могла бы заменить мускулы. На ум приходили только ветер и вода. Ветер не годился потому, что давал слишком мало энергии, которую можно было бы с пользой применить в заводских работах. Бурные алтайские и уральские реки предлагали куда более заметную мощь - на многих из российских заводов источником энергии для работы воздуходувных мехов и молотов, кующих металл, служило именно водяное колесо. Ползунов некоторое время экспериментировал с водяными двигателями - так, в 1754 году молодой изобретатель построил «вододействующую лесопилку». Здесь он не был первопроходцем - первая такая лесопилка в России была построена еще в 1720 году создателем Вышневолоцкой водной системы Михаилом Сердюковым. Скорее всего, Ползунов построил ее по инженерным книгам, которые пачками выписывал из Петербурга.

У водяного колеса долгая и заслуженная история: впервые начали его использовать еще в Вавилоне, а в России оно не утрачивало популярности до самой революции - в 1917 году в России «трудились» 46 тысяч водяных колес, суммарная мощность которых составляла около 40% от всей мощности промышленных источников энергии (как ни крути, а есть, за что благодарить дедушку Ленина с его лозунгом об электрификации всей страны). Однако недостатки этого приспособления были очевидны еще в XVIII веке: строить заводы и фабрики можно было только вблизи крупных рек, что накладывало ограничения на масштабы производства, вдобавок создавая дополнительные расходы на транспортировку материалов - руды, дров и т.п.

Однако вода способна двигаться не только в русле реки - с помощью огня ее можно было заставить бежать по трубам с огромной силой. Помыслы Ползунова заняла «огненная машина», которая могла бы заменить водяное колесо. «Сложением огненной машины водяное руководство пресечь и его, для сих случаев, вовсе уничтожить, а вместо плотин за движимое основание завода ее учредить так, чтобы она была в состоянии все наложенные на себя тягости, каковы к раздуванию огня обычно к заводам бывают потребны, носить и, по воле нашей, что будет потребно, исправлять» - так он определит свою задачу в «прожекте», который увенчает его имя славой.

Схема парового насоса Севери (слева), 1702 год, и пароатмосферной машины Нъюкомена

Здесь требуется уточнение - первым Ползунов изобрел двухцилиндровую паровую машину непрерывного действия. Дело в том, что просто паровые машины создавались с самого начала XVIII века, и изобретение Ползунова не возникло на пустом месте. Он, конечно же, не мог не знать о паровом насосе системы англичанина Томаса Севери, который Петр I в 1717 году закупил для снабжения водой фонтанов Летнего сада. Машина Севери была беспоршневой - при помощи нагнетания пара она двигала воду по трубам, создавая струи. А вот пароатмосферная машина другого англичанина (опять же Томаса, кстати) - Ньюкомена - уже была однопоршневой. Давление пара в ней было невысоким, и работать она могла только насосом, зато именно она определила дальнейший путь развития паровых машин. Кстати, одна из машин Ньюкомена работала в 1720-е годы на рудниках близ Кëнигсберга. Все эти паровые насосы, использовавшиеся в основном для откачки воды из шахт, описывались в книгах о рудном деле, которые были доступны в России - там приводились их чертежи, по которым можно было понять принцип их действия.

Именно эти разработки и послужили Ползунову базой для его собственных чертежей. В 1763 году он представил их в Колыванско-Воскресенскую канцелярию. Чиновники на себя ответственность брать не стали и переслали бумаги в столицу. Проект паровой машины рассматривался Кабинетом Ее Величества. Ползунову повезло - «прожект» попал в руки президенту Берг-коллегии, занимавшейся горной промышленностью, весьма образованному человеку Ивану Шлаттеру. Тот дал высочайшую оценку изобретению Ползунова: «сей его вымысел за новое изобретение почесть должно», доложив о нем императрице Екатерине Второй. Резолюция по «прожекту» была принята через год: императрица восхитилась найденным Ползуновым решением, распорядилась произвести его в «механикусы с чином и званием инженерного капитан-поручика», наградить 400 рублями, а главное - благословила на сооружение машины, приказав «людей давать столько, сколько у него работы случится».

К весне 1766 года Иван Ползунов с четырьмя учениками построил машину на Барнаульском заводе на Алтае. Она имела поистине циклопические размеры - была высотой с трехэтажный дом, а некоторые детали весили 2,5 тонны. Работала она так: вода нагревалась в котле, склепанном из металлических листов, и, превратившись в пар, поступала в два трехметровых цилиндра. Поршни цилиндров давили на коромысла, которые соединялмсь с мехами, раздувавшими пламя в рудоплавильных печах, а также с водяными насосами-распределителями. Наличие двух поршней позволяло сделать процесс работы непрерывным. Была предусмотрена автоматическая подача в котел подогретой воды.

Вот только сам Ползунов в действии свое детище так и не увидел - более года трудясь над чертежами, а затем над самой машиной, изобретатель подорвал свое здоровье и подхватил чахотку, лекарства от которой в те времена не было. Он скоропостижно скончался 6 (27) мая 1766 года в возрасте всего 38 лет.

Паровая машина из музея Барнаула

Машину запустили уже без Ползунова, в августе того же года. Она работала в течение 43 суток, днем и ночью, обеспечивая плавку металла в рудоплавильных печах. За это время она не только окупила затраты на свое строительство - 7200 рублей, но и дала сверх этого 12 тысяч рублей прибыли.

Однако преждевременная смерть изобретателя отразилась на судьбе его детища самым прискорбным образом - когда в ноябре того же года возникли течи из цилиндров и самого котла машины, ученики инженера безуспешно пытались устранить проблему, оборачивая поршни берестой. Будь Ползунов жив, он, конечно же, понял бы, что первый блин вышел комом и нужно не ремонтировать старую, а строить новую машину, конструкция которой могла бы выдерживать длительный нагрев. Ученики его авторитетом не обладали, и убедить заводское начальство построить новый паровой двигатель им не удалось. Остановившийся гигант простоял на заводе 14 лет, а потом его разобрали и увезли. Место, где он стоял, фабричный люд прозвал «ползуновским пепелищем».

Споры о том, кого же считать первооткрывателем двухцилиндровой паровой машины - Ползунова или Уатта - ведутся в нашей стране уже несколько десятилетий. «Уаттовцы» упирают на то, что детище Ползунова, так же как разработки, на которые он опирался, не была универсальной паровой машиной: во-первых, особенности теплотехнического цикла не позволяли сделать ее более компактной, чтобы использовать для более тонких операций, во-вторых, Ползунов, в отличие от Уатта, не разработал передаточного механизма, который превращал бы возвратно-поступательное движение во вращательное. Что и говорить, четвертая из моделей Уатта, запатентованная им в 1782 году и отвечавшая всем этим требованиям, действительно была функциональнее. Однако эти усовершенствования не были чем-то сложным - если бы Ползунов не умер так рано, он едва ли остановился бы на изначально придуманной им модели.

Проблема, конечно, была не только в этом - в отличие от Великобритании, в России в те времена культура изобретательства была развита слабо. Разработки Ползунова продолжить было некому. Не следует забывать и о том, что научные открытия делают исследователи, но востребованными они становятся благодаря экономическому развитию. В Англии бурно развивался промышленный капитализм, и конкурирующие между собой заводы быстро приняли на вооружение паровую машину, увидев ее перспективы. В России капитализм развивался медленно и притом экстенсивно - природные богатства и огромная неосвоенная территория позволяли не слишком задумываться об эффективности труда. Вот почему даже паровой двигатель Уатта, который не стоило большого труда скопировать и сделать в России, стал получать признание в нашей стране лишь в середине следующего, XIX века. А Ползунов так и остался талантом-одиночкой, чье изобретение оказалось нужно не более, чем эолипил Герона Александрийского.

Изобретательство и продвижение новизны во все времена не всегда оценивалось должным образом и находило поддержку. Открытия простых людей очень часто забываются в чулане вышестоящего руководства, только потому, что гордость не позволяет признать величие низшего. Это приводит к замедленному развитию государств, и отталкивает технический прогресс за спину времени. Несколько поколений может проходить за сохой, а где-то будут лежать никому ненужные чертежи трактора.

В 1729 году в Екатеринбурге, в семье выходца из крестьян, солдата, родился Иван Иванович Ползунов. Он в 1742 году в том же городе закончил учиться в Горнозаводской русской арифметической школе. До этого он проучился шесть лет в словесной школе. Успешный школьник стал работать учеником под руководством главного механика уральских горнодобывающих заводов. Успех в труде позволил обратить на себя внимание руководства, и Иван Иванович в 20 лет попал на Алтай, на известные Колывано-Воскресенские прииски, где добывали золото для казны. Вскоре он был переведен на Барнаульский медеплавильный завод.

Своим усердием и рвением к знаниям Ползунов получил звание плавильного писаря, смотрителя и составителя отчетов плавильных работ. Жадность к знаниям заставляла его изучить множество книг по металлургии. Образование и практика толкали Ивана Ивановича к новшествам, которые не только увеличили бы производительность, но и в первую очередь облегчили бы труд работников. Основополагающей литературой для него стали работы Ломоносова по химии, физике, плавильному делу. В 1754 году Ползунов изобрел лесопильный механизм, и это изобретение положило начало его конструкторской деятельности.

Вращающееся водяное колесо передавало движение через систему валов и шестеренок на лесопильный станок. Станок позволял распиливать древесину для собственных производственных нужд. Горнодобывающие процессы зависели в основном от ручного труда и силы текущей воды. Создать альтернативу водяному колесу взялся Иван Иванович. И в 1763 году появился готовый проект совершенно нового механического агрегата, парового двигателя. Силовой механизм имел в своей конструкции два цилиндра, в отличие от европейской одноцилиндровой машины. В первую очередь паровой агрегат должен был поддувать плавильные печи и откачивать воду.

Скоро весть о системе парового двигателя дошла до Екатерины ll. Она приказала повысить ранг изобретателю и направить его учиться в Академию наук. Также инженер-самоучка получил в награду 400 рублей. Спустя год, в 1764 году Ползунов приступил к строительству запроектированной конструкции двигателя, но увеличенных размеров, чтобы обслуживать большее количество плавильных печей. Строительство двухцилиндровой паровой машины длилось чуть больше года. Готовый двигатель возвышался на 18.5 метров от земли, а крупные детали весили более двух с половиной тонн. Это была первая в мире машина, которая могла работать без дополнительной движущей силы. Совершенно новый механизм должен был послужить прорывом в механизации производства.

Запуска своего колоссального детища Иван Иванович не дождался. Усердный и изнурительный труд поставил черный отпечаток на силах и здоровье изобретателя. В 1766 году Иван Ползунов умер, а его двигатель проработал с перерывами всего три месяца. «Огненную» машину разобрали по частям и забыли о конструкции на долгие годы. Прогоревший котел стал веским аргументом нецелесообразного ремонта. Чинить машину не стали. А зачем? Ведь есть альтернатива новизне – старое доброе водяное колесо.

Умный человек всегда очень полезен, когда он рядом. Но если его нет, то дураки задирают носы и хлопают в ладоши.